散发模型的耦合及民用建筑内建材散发污染的预测

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1、.多区网络通风与VOC散发模型的耦合及民用建筑内建材散发污染的预测刘京，李文琴哈尔滨工业大学市政环境工程学院摘要本文以我国北方地区民用住宅建筑为例，研究自然通风作用下建筑材料造成的室内挥发性有机化合物（VOC）污染。建立建材VOC散发模型，并与COMIS多区网络通风模型实现耦合。结果表明，污染散发初期室内污染散发速率快，室内VOC浓度很高，随后迅速衰减；受建筑内部气流影响，各楼层VOC浓度差异很大。关键词COMIS，建筑材料，挥发性有机化合物，室内空气品质EVALUATIONOFVOCDISTRIBUTIONINAPARTMENTBUILDINGSUSIN

2、GANINTEGRATEDMULTI-ZONEAIRFLOWANDIAQMODELLiuJing,LiWenqinAbstract:ThisstudyhighlightsthesignificanceofairflowpatternwithinatypicalapartmentbuildinganditsimpactonVOCdistribution.AVOCemissionmodelwasdevelopedandintegratedwithmulti-zoneairflowmodelCOMIS.Thenthisnewmodelwasappliedonar

3、esidentialbuildinginHarbin,atypicalcityintheseverecoldregionofChina.Theresultsindicatethat,initialVOCconcentrationisveryhighduetohighVOCemissionrate.Andastimeprocesses,VOCconcentrationdecays.Inaddition,becauseofthisflowpattern,theVOCconcentrationsondifferentfloorsvarysignificantly

4、.Keywords:COMISmulti-zonemodel,buildingmaterial,VOC,indoorairquality1引言室内空气品质问题近年来得到广大研究者的重视，研究表明大量非工业建筑内部存在着室内空气污染问题，严重影响了人们的健康和舒适。此外，由于节能的需要，高气密性建筑在北方地区推广，更加剧了室内空气品质的恶化。在各种室内污染物中，建筑和装饰装修材料散发的挥发性有机化合物（VOC）是室内空气污染的重要源头之一。为寻求控制室内空气污染的有效办法，有必要对建筑材料中VOC的散发特性进行深入研究。-..目前国内外的研究大多以建立VOC

5、模型，探讨建材中的VOC散发机理为研究对象，考虑VOC散发源对周围环境的影响尚较少，且以单室稳态计算为主，具有代表性的如CFD模拟，可以详细地模拟单室内速度场、温度场、污染物浓度场的分布变化。但CFD由于计算量大，计算时间长，因此很难进行污染物在多室之间扩散和传递等相互影响的研究。而现有的多区网络模拟虽能从宏观角度模拟整个建筑系统内部的气流流动特性和污染分布，但由于只是对稳态污染源的散发研究，对建材VOCs散发这样的散发量动态变化的情况还有待展开。本文将通过建模对整个建筑内部VOCs污染问题进行了探讨，对污染散发进行了长期的动态模拟。2建材VOCs散发模型

6、的建立本模型以干性材料为研究对象，综合考虑了平板材料的内部扩散、表面散发以及薄材料的吸附解析过程[1]。2.1散发源内部对平板建材的散发源，本文选用Yang等人建立的一个典型传质模型。该模型以Fick定律为基础，综合考虑了VOCs在材料内部的扩散过程和表面边界层的影响，适用于平板材料中VOCs的单面散发过程[2]。其控制方程为：(1)其中：——材料内部污染物浓度(µg/m3)；Dm——材料内部污染物扩散系数(m2/s)；——时间（s）；x——一维扩散方向（m）。2.2材料表面污染源材料表面，固体侧VOCs浓度和空气侧VOCs浓度保持动态平衡，在常温常压条件

7、下，符合Langmuir等温线[3,4]：，>0＝(2)其中：——材料表面空气中VOCs的浓度(µg/m3)；Kma——材料表面分隔系数；l——材料厚度(m)。2.3边界层质扩散在材料表面，存在一层浓度边界层，其中的污染物传递过程同时受扩散和对流影响，气相传质速率为(Fick第二定律)：(3)其中：——散发源材料气相传质速率(µg/s)；——空气中VOCs浓度(µg/m3)；hm——对流传质系数(m/s)；F1——散发源材料表面积(m2)。2.4薄材料表面吸附解析效应-..通常认为薄材料表面吸附/解析过程同时发生[5]，其表面控制方程：(4)其中：M——吸

8、附解析材料表面吸附量(µg)；Ka、Kd——吸附、解析系数(m/s